CN103478336A - 一种高活性茶色素及其提取方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高活性茶色素及其提取方法和应用。高活性茶色素，包括50%-90%的茶褐素、7%-30%的茶黄素和3%-20%茶红素。其提取方法，包括以下步骤：A.将葡萄糖氧化酶交联至纳米级Fe3O4，加入CO2和惰性材料Al2O3形成酶混合物；B.将茶叶粉碎，加水，加热至沸腾，静置冷却后过滤，形成茶汤；C.将酶混合物与茶汤混合，进行循环加热-冷却；D.循环加热-冷却12-48小时后，将磁铁放入容器，吸取上清液并过滤；E.将滤液蒸发得到茶色素粗提物，再用酒精水溶液溶解、浓缩干燥后即得高活性茶色素。所述高活性茶色素可应用于食品。本发明提取物中高活性的茶褐素的含量可达65-90%。
Description
技术领域
本发明涉及一种茶色素及其提取方法，尤其涉及一种高活性茶色素及其提取方法。
背景技术
茶色素是由茶叶中以儿茶素为主的多酚类化合物氧化衍生而来的一类水溶性色素混合物，包括茶黄素、茶红素和茶褐素三类。研究表明，其中茶褐素最为稳定，生物活性也最大。具体而言，茶褐素具有显著地抑制蛋白质酪氨酸磷酸酶的功能，可用于治疗和预防II型糖尿病、肥胖性糖尿病、肥胖病；具有调节血脂、抗动脉粥样硬化、祛斑美容、防癌抗癌、防紫外线照射等多种药理功能；具有较强的清除自由基的活性，有抗氧化作用；具有无毒副作用，服用安全可靠。
现有的茶褐素提取方法主要有浸提萃取法和微生物发酵法。
名称为“一种从六堡茶中提取茶褐素粗品的方法”，申请公布号为“CN102334574”的中国发明专利申请公开了一种浸提萃取法，该专利称该方法提取茶褐素的最佳产率可达22.92%。
名称为“一种用发酵法制备茶褐素的方法”，申请日为2009.1.8，授权公告号为“CN101455257”的中国发明专利公开了一种微生物发酵法，该专利称该方法的提取物经化学组成分析，茶褐素含量为14.50-18.28%。
名称为“一种紫鹃普洱茶茶褐素及其应用”，申请日为2011.5.27，授权公告号为“CN102258099”的中国发明专利也公开了一种微生物发酵法。该专利称该方法的提取物经化学组成分析，茶褐素含量为（60.45+1.5）%。
上述方法存在茶褐素提取率低，提取成本高，制备时间长，容易被曲霉污染，有机溶剂使用过多等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种高活性茶色素及其提取方法和应用。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种高活性茶色素，是茶叶中多酚类及其衍生物的混合物，该混合物中的成分包括50%-90%的茶褐素、7%-30%的茶黄素和3%-20%茶红素。
上述高活性茶色素中茶褐素的含量达50%-90%，使得整个混合物具有较高的生物活性。该混合物为红褐色至黑褐色无定形粉末。
作为优选，该混合物中的成分包括65%-90%的茶褐素、7%-30%的茶黄素和3%-20%茶红素。
一种高活性茶色素的提取方法，包括以下步骤：
A. 将葡萄糖氧化酶交联至纳米级Fe3O4，平铺在容器底部，加入CO2和惰性材料Al2O3形成酶混合物，密封，备用；
B. 将茶叶粉碎，加水，加热至沸腾，静置冷却后过滤，形成茶汤；
C. 将酶混合物与茶汤混合，进行循环加热-冷却；
D. 循环加热-冷却12-48小时后，将磁铁放入容器，吸取上清液并过滤；
E. 将滤液蒸发得到茶色素粗提物，再用酒精水溶液溶解茶色素粗提物，得到的溶液经浓缩干燥后即得高活性茶色素。
上述步骤A中，将葡萄糖氧化酶交联至纳米级Fe3O4，使酶活性的损失降低到最小程度，既较好的保持了酶本身的专一催化特性，又能在连续反应之后回收和重复使用，也使得最后回收/去除酶混合物很容易；添加惰性材料Al2O3，促使提取物中茶褐素的含量更高。
上述步骤B中，采用模拟自然泡茶过程，使得提取获得的茶色素口感更好，符合中国人的文化习惯。
上述步骤C中，循环加热-冷却，可使酶反应效率最大化，提高最终茶褐素的提取量。
上述步骤D中，将磁铁放入容器吸取上清液，可简单高效去除/回收剩余的酶混合物，减少杂质，保证茶色素下游应用的安全。
作为优选，步骤A中，葡萄糖氧化酶与Fe3 O4的重量比为2:1。大于该比值，会导致酶利用率降低，提取物茶褐素含量降低，引入更多杂质；小于该比值会导致酶混合物体系稳定性降低，回收后提取物中Fe3 O4超标。
作为优选，步骤A中，Fe3O4的平均粒径为50～70 nm。大于该范围，会导致偶联效率降低，酶混合物不稳定；小于该范围会使Fe3 O4在回收/去除环节困难，导致提取物中含有Fe3 O4杂质。
作为优选，步骤A中，CO2与Al2O3的重量比为2:1。大于该比值，会降低酶反应效率；小于该比值会使终产物中茶褐素含量下降。
作为优选，步骤B中，所述茶叶粉碎至40-150目。大于该范围，会在过滤等相关过程中形成团块，堵塞滤孔；小于该范围会使提取物中杂质含量增多。
作为优选，步骤B中，静置冷却时间为1-2小时。大于该范围，会使提取物中茶褐素含量减少。
作为优选，步骤B中，茶叶比水的配比为：1公斤茶叶配10-20公斤水。
作为优选，步骤C中，茶汤与酶混合物的重量比为（500-100）:1。大于该范围，会使得提取物中茶褐素几乎消失，小于该范围会使酶使用效率降低，大大增加酶使用量。
作为优选，步骤C中，茶汤与酶混合物的重量比为（200-100）:1。
作为优选，步骤C中，茶汤与酶混合物的重量比为100:1。
作为优选，步骤C中，所述加热温度为38-42℃，加热时间为1.5-2小时；所述冷却温度为18-22℃，冷却时间为1 -1.5小时。大于加热温度和加热时间的范围，会导致酶反应效率降低，降低茶褐素含量；小于加热温度和加热时间的范围，会导致酶反应终止。大于冷却温度和冷却时间的范围，会拉长整个生产过程；小于冷却温度和冷却时间的范围，会增加酶用量，提高生产成本，甚至会导致提取物变质。
作为优选，步骤C中，所述酒精水溶液的浓度为20%。
一种高活性茶色素在食品中的应用。
作为优选，将高活性茶色素用溶剂充分溶解后或直接添加到食品配料中混合均匀。
所述食品包括乳制品，糖果，饮料，口服液，片剂，冲剂，胶囊，饼干，能量棒。
需要使用溶剂充分溶解时，所述溶剂可以是食用有机溶剂或水，溶解度0-100%。将溶解后的茶色素稀释5-20倍，再将稀释好的溶液按生产量添加到食品浆料中充分混匀，粉状、粘稠状食品直接按生产量添加后混合均匀。每100克食品中含0.002g以上高含量茶色素。
按照本发明的技术方案，提取物中高活性的茶褐素的含量可达65-90%，远远高于现有的浸提萃取法和微生物发酵法；提取过程中没有微生物，避免了提取物中含有有害微生物和相应的毒素如黄曲霉素；有机试剂用量少；提取过程简单，可操作性强，综合成本低；整个提取流程速度快，36-72小时内即可提取完毕，远快于现有方法的4-48天。总的来讲，最后提取物有效含量高，杂质少，整个过程速度快，步骤简单，不依赖特殊设备，成本低。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述：
实施例1
一种高活性茶色素的提取方法，包括以下步骤：
A. 将200g葡萄糖氧化酶交联至100g平均粒径为70nm的Fe3O4，平铺在直径为20cm，高度为40cm 的PES塑料（PES为聚醚砜树脂）容器底部，加入200gCO2和100g块状Al2O3形成酶混合物，密封，备用；
B. 将1kg绿茶粉碎至100目，加10升水，加热至沸腾，室温（18-25℃）静置冷却1小时后过滤，形成茶汤；
C. 按照1kg茶汤加入10g酶混合物的比例，将酶混合物投入茶汤中，按照40℃2小时，20℃1小时的顺序循环加热；
D. 24小时后，将磁铁放入容器，吸取上部溶液过滤一次；
E. 将滤液中的水部分蒸发得到茶色素粗提物，再用浓度为20%的酒精水溶液溶解茶色素粗提物，得到的溶液经浓缩干燥后即得高活性茶色素。
将上述方法的提取物按常规方法进行化学组成分析，比色法为鉴定主要方法，质谱和高效液相为辅助方法，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 90% | 4% | 1% |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料，具体应用方法为：
1、选择水溶解茶色素，每100ml水中溶解0.1克茶色素；
2、将溶解好的茶色素溶液稀释5-20倍；
3、将稀释好的溶液按生产量添加到果汁浆料中充分混合均匀，每100克果汁浆料中含0.002g以上茶色素；
4、85-90℃灭菌10-15秒；
5、冷却，灌装。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于乳制品，具体应用方法为：
1、选择可食用溶剂溶解茶色素，每100ml可食用溶剂中溶解0.1克茶色素；
2、将溶解好的茶色素溶液稀释5-20倍；
3、将稀释好的溶液按生产量添加到乳制品浆料中充分混合均匀，每100克乳制品浆料中含0.002g以上茶色素；
4、70-145℃灭菌10-15秒；
5、冷却，包装。
实施例2
在实施例1的基础上，将步骤A中Fe3O4的平均粒径改为60nm，将步骤B中茶叶粉碎至80目。
所得的提取物按常规方法进行化学组成分析，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 83% | 11% | 1% |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料和乳制品，具体应用方法为如实施例1。
实施例3
在实施例1的基础上，将步骤A中Fe3O4的平均粒径改为50nm，将步骤B中茶叶粉碎至110目。
所得的提取物按常规方法进行化学组成分析，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 86% | 15% | 2% |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料和乳制品，具体应用方法为如实施例1。
实施例4
在实施例1的基础上，将步骤C中茶汤与酶混合物的重量比改为200:1，即按照2kg茶汤加入10g酶混合物的比例。
所得的提取物按常规方法进行化学组成分析，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 71% | 4% | 1% |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料和乳制品，具体应用方法为如实施例1。
实施例5
在实施例4的基础上，将步骤C中加热温度改为42℃，加热时间改为1.5小时，冷却温度改为22℃，冷却时间改为1小时。
所得的提取物按常规方法进行化学组成分析，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 68% | 3% | 1% |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料和乳制品，具体应用方法为如实施例1。
实施例6
在实施例4的基础上，将步骤C中加热温度改为38℃，加热时间改为1.5小时，冷却温度改为18℃，冷却时间改为1小时。
所得的提取物按常规方法进行化学组成分析，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 65% | 28.4% | 0.6% |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料和乳制品，具体应用方法为如实施例1。
实施例7
在实施例1的基础上，将步骤C中茶汤与酶混合物的重量比改为300:1，即按照3kg茶汤加入10g酶混合物的比例。
所得的提取物按常规方法进行化学组成分析，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 58% | 3% | 0.5 |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料和乳制品，具体应用方法为如实施例1。
实施例8
在实施例7的基础上，将步骤C中加热温度改为42℃，加热时间改为1.5小时，冷却温度改为22℃，冷却时间改为1小时。
所得的提取物按常规方法进行化学组成分析，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 56% | 2% | 0.4% |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料和乳制品，具体应用方法为如实施例1。
实施例9
在实施例1的基础上，将步骤B中的绿茶换为红茶，其余步骤不变。
所得的提取物按常规方法进行化学组成分析，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 80% | 10% | 1% |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料和乳制品，具体应用方法为如实施例1。
实施例10
在实施例1的基础上，将步骤B中的绿茶换为普洱茶茶，其余步骤不变
所得的提取物按常规方法进行化学组成分析，其结果为下表：
| 成分 | 茶褐素 | 茶黄素 | 茶红素 |
| 含量（%） | 85% | 1% | 3% |
上述结果中是平均值，单位为克/100克。
将上述方法提取的高活性茶色素应用于果汁饮料和乳制品，具体应用方法为如实施例1。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种高活性茶色素，是茶叶中多酚类及其衍生物的混合物，其特征在于：该混合物中的成分包括50%-90%的茶褐素、7%-30%的茶黄素和3%-20%茶红素。
2.一种高活性茶色素的提取方法，其特征在于：包括以下步骤：
将葡萄糖氧化酶交联至纳米级Fe3O4，平铺在容器底部，加入CO2和惰性材料Al2O3形成酶混合物，密封，备用；
将茶叶粉碎，加水，加热至沸腾，静置冷却后过滤，形成茶汤；
将酶混合物与茶汤混合，进行循环加热-冷却；
循环加热-冷却12-48小时后，将磁铁放入容器，吸取上清液并过滤；
将滤液蒸发得到茶色素粗提物，再用酒精水溶液溶解茶色素粗提物，得到的溶液经浓缩干燥后即得高活性茶色素。
3.如权利要求2所述提取方法，其特征在于：步骤A中，葡萄糖氧化酶与Fe3 O4的重量比为2:1。
4.如权利要求2所述提取方法，其特征在于：步骤A中，Fe3O4的平均粒径为50～70 nm。
5.如权利要求2所述提取方法，其特征在于：步骤A中，CO2与Al2O3的重量比为2:1。
6.如权利要求2所述提取方法，其特征在于：步骤C中，茶汤与酶混合物的重量比为（500-100）:1。
7.如权利要求2所述提取方法，其特征在于：步骤C中，所述加热温度为38-42℃，加热时间为1.5-2小时；所述冷却温度为18-22℃，冷却时间为1 -1.5小时。
8.如权利要求2所述提取方法，其特征在于：步骤C中，所述酒精水溶液的浓度为20%。
9.如权利要求1所述高活性茶色素在食品中的应用。
10.如权利要求9所述应用，其特征在于：将高活性茶色素用溶剂充分溶解后或直接添加到食品配料中混合均匀，每100克食品中含0.002g以上茶色素。
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